如圖所示在xOy平面中,在直線x=-3l0到y(tǒng)軸區(qū)域內(nèi)存在著兩個方向相反的有界勻強(qiáng)電場,其中x軸上方的電場方向沿y軸負(fù)方向,x軸下方的電場方向沿y軸正方向,x軸上方的場強(qiáng)大小是下方的2倍,y軸右方有垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場,在電場左邊界上點(diǎn)A(-3l0,-2l0)處有一質(zhì)量為m,電量為q帶正電的微粒,以速度v0沿x軸正方向射入電場,其軌跡從y軸上的A′(0,l0)射出電場并進(jìn)入磁場,并通過x軸上的點(diǎn)C′(3l0,0).不計微粒的重力.
(1)求微粒在電場中的運(yùn)動時間t;
(2)求y軸右方的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向;
(3)求x軸下方電場強(qiáng)度E.
分析:(1)粒子在左側(cè)的電場中做的是類平拋運(yùn)動,水平方向上是勻速運(yùn)動,由勻速運(yùn)動的規(guī)律可以求得粒子的運(yùn)動的時間;
(2)根據(jù)粒子在左側(cè)的電場中做類平拋運(yùn)動,由動能定理可以求得粒子的速度的大小,粒子在y軸右側(cè)在磁場中做的是勻速圓周運(yùn)動,根據(jù)勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律可以求得磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。
(3)粒子在左側(cè)的電場中做的是類平拋運(yùn)動,對y軸正負(fù)方向分別根據(jù)類平拋運(yùn)動的規(guī)律可以求得電場強(qiáng)度的大小.
解答:解:(1)微粒在電場中水平勻速直線運(yùn)動:3l0=v0t
解得t=
3l0
v0

(2)從A到A′電場力做功:Eq2l0-2Eql0=
1
2
m(v2-
v
2
0

解得 v=v0,
根據(jù)粒子水平以v0勻速運(yùn)動,粒子經(jīng)過A′時速度是水平的v0,
軌跡r2=(r-l0)2+3
l
2
0

解得r=5l0
由洛倫茲力提供向心力,qv0B=m
v2
r

解得B=
mvo
5ql0
,
(3)在x軸下方粒子做類平拋運(yùn)動,
y負(fù)方向,2l0=
1
2
qE
m
×
t
2
1

y正方向,l0=
1
2
2qE
m
×
t
2
2

t0=t1+t2=3
ml0
qE
,
x方向 3l0=v0t   
解得 E=
m
v
2
0
ql0
點(diǎn)評:本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動,要掌握住半徑公式、周期公式,畫出粒子的運(yùn)動軌跡后,幾何關(guān)系就比較明顯了.
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源:2011-2012學(xué)年貴州省的運(yùn)動(解析版) 題型:計算題

如圖所示,在xOy平面的第一象限有一勻強(qiáng)電場,電場的方向平行于y軸向下;在x軸和第四象限的射線OC之間有一勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向垂直于紙面向外.有一質(zhì)量為m,帶有電荷量+q的質(zhì)點(diǎn)由電場左側(cè)平行于x軸射入電場.質(zhì)點(diǎn)到達(dá)x軸上A點(diǎn)時,速度方向與x軸的夾角為φ,A點(diǎn)與原點(diǎn)O的距離為d.接著,質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入磁場,并垂直于OC飛離磁場.不計重力影響.若OC與x軸的夾角也為φ,求

(1)粒子在磁場中運(yùn)動速度的大小;

(2)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小.

 

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科目:高中物理 來源:2011-2012學(xué)年貴州省高三物理復(fù)習(xí)測試:32電場能的性質(zhì)的描述(解析版) 題型:選擇題

如圖所示,在xOy平面內(nèi)有一個以O(shè)為圓心、半徑R=0.1 m的圓,P為圓周上的一點(diǎn),O、P兩點(diǎn)連線與x軸正方向的夾角為θ.若空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小E=100 V/m,則O、P兩點(diǎn)的電勢差可表示為(    )

A.UOP=-10sinθ(V)

B.UOP=10sinθ(V)

C.UOP=-10cosθ(V)

D.UOP=10cosθ(V)

 

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在xOy平面內(nèi),第Ⅰ象限中有勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E,方向沿x軸負(fù)方向,在第Ⅱ象限和第Ⅲ象限有勻強(qiáng)磁場,方向垂直于紙面向里.今有一個質(zhì)量為m、,電荷量為e的質(zhì)子(不計重力),從x軸上的P點(diǎn)以初速度v0垂直于電場方向進(jìn)入電場.經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后,沿著與y軸正方向成45°角的方向進(jìn)入磁場,從磁場中飛出時恰好能返回到原出發(fā)點(diǎn)P.試求:

(1)P點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離l;

(2)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;

(3)質(zhì)子第二次在電場中運(yùn)動的時間t.

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科目:高中物理 來源:2011年天津市和平區(qū)耀華中學(xué)高考物理模擬試卷(解析版) 題型:解答題

如圖所示在xOy平面中,在直線x=-3l到y(tǒng)軸區(qū)域內(nèi)存在著兩個方向相反的有界勻強(qiáng)電場,其中x軸上方的電場方向沿y軸負(fù)方向,x軸下方的電場方向沿y軸正方向,x軸上方的場強(qiáng)大小是下方的2倍,y軸右方有垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場,在電場左邊界上點(diǎn)A(-3l,-2l)處有一質(zhì)量為m,電量為q帶正電的微粒,以速度v沿x軸正方向射入電場,其軌跡從y軸上的A′(0,l)射出電場并進(jìn)入磁場,并通過x軸上的點(diǎn)C′(3l,0).不計微粒的重力.
(1)求微粒在電場中的運(yùn)動時間t;
(2)求y軸右方的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向;
(3)求x軸下方電場強(qiáng)度E.

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